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Chapitre I
Electrostatique
I. Phénomèned'électrisation
I.1.Introduction
Touslescorpss'électrisent,ondisposedeplusieursmoyenspourlefaire:
- parfrottement;
- parcontactavecuncorpsdéjàélectrisé;
- enreliantlecorpsàuneborned'ungénérateurélectriques.
Desexpériencesmontrentquel'onpeutrangerlescorpsschématiquementendeux
classes:
- ceuxpourlesquelsl'électrisationrestelocaliséeaupointoùl'aapporte(par
frottementparexemple)⇒isolantsoudiélectriques.
Exemple:verre,nylon,matièresplastiques.
FACULTÉ DES SCIENCES DE L’INGÉNIEUR
SECTION TRON COMMUN LMD
LMD : 1IÈRE ANNÉE
Cours Physique 2 : Electricité et Magnétisme

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- ceuxpourlesquelsl'électrisationserépondentouslespointsducorps
électrisé⇒conducteurs
Exemple:métaux,corpshumain,terre,eau
I.2.Lesdeuxsortesd'électricité
Expérience
Lecomportementdel'Ambreestlemêmequeceluidupolystyrène.Nousdironsque
l'électrisationdel'Ambreetdupolystyrèneestdemêmenature.
Onestamenéàadmettrel'existencededeuxsortesd'électricité:l'unevitreuseou
positiveetl'autrerésineuseounégative.Parailleurs,uncorpsnonélectriséestdit
neutre.
I. 3.Interprétation,structuredelamatière
Ilestadmisqu'unatomeneutrecomprend:
- unnoyauconstituédeZprotons(decharge+e)etdeNneutrons(neutre
électriquementetdemêmemassequelesprotons)
- Zélectrons:particuledecharge–eetdontlamasseest1836foisplusfaible
quecelledesnucléons.Ilsgravitentautourdunoyau.
Conducteurs
Ilssontconstituésd'unréseaurigided'ionspositifs:cesontdesatomesayantperdu
unouplusieursélectrons.Laneutralitéestassuréeparcesélectronsquipeuvent
circulerplusoumoinslibrementdansleréseau(électronslibres).Lorsqu'onprélève
desélectronslibressurleconducteurneutre(parfrottementparexemple),un
déséquilibreestcrééencetendroit.Cedéséquilibreestcombléparledéplacement
Verre
Verre
Pol
y
st
y
rène
Verre
Ambre
Ambre
Verre
Pol
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d'ensembledesautresélectronslibres:l'électrisation(+)apparaîtpartout.Demême,
lorsqu'onapportedesélectronssurunconducteurneutre,ilsserépartissentsurtout
lecorpsquidevientélectrisé(‐).
Isolants
Dansunisolant,lesélectronsnepeuventsedéplacerd'unatomeàunautre:tout
déséquilibredechargerestelocalisé.L'électrisationn'apparaîtqu'àl'endroitoùellea
étéapportée.
Electrisationparfrottement
Elles'expliqueparl'arrachementmécaniquedesélectronsdel'undescorpsneutre
frottésetparleurtransfertsurl'autre.Lesensdutransfertdépenddel'affinité
électroniquerelativedesdeuxcorps.
Onpeutclasserlescorpsdansunordretelque,lorsqu'onfrottel'unsurl'autre,deux
entredeux,celuiquiprécèdel'autresurlalistes'électrisepositivement.Cesséries
sontappelées"sérietriboélectriques".
Exemples:
PoildeLapin,Verre,Mica,PoildeChat,Soie,Bois,Ambre,Résine,Soufre,
Ebonite,Celluloid.
Onvoitparexempleque,frottersurlaLaineoudelaSoie,leVerres'électrise
positivement,l'Ebonitenégativement.
II. LoideCoulombdanslevide
Soientdeuxchargeponctuellesqetq'séparéesparunedistancer.Coulomb,par
analogieaveclaloid'attractionuniverselle,aproposé:
u
rqq
Ku
rqq
Fqq 22
0
'''
41=−=
πε
avec 29
0
109
41−
== CmNK
πε
Onpeutentirerdésormaisunedéfinitionducoulomb:
C'estlacharged'unpointélectriséqui,placéàunmètred'unechargeidentique,
subitdesapartuneforcede9109.
⇒Nécessitéd'utiliserdessousmultiplesducoulomb
microC(1µC=10‐6C);nanoC(1nC=10‐9C);picoC(1pC=10‐12C)
q q’
r
'qq
F qq
F'
u

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III.OrdresdeGrandeurdesforcesélectrostatiques
Auniveaumicroscopique
- Envisageonslecasd'unprotonetd'unélectronquidansunatome
d'Hydrogènes'attirentselonuneforcecoulombienne:
Q=1,610‐19C,r=510‐11m=0,5ÅalorsF=10‐7N
- Comparonsaveclaforced'attractiongravitationnellequis'exerceentreces
deuxparticules
2
r
Mm
kF pe =, k=6.67 10-11, me=910‐31Kg,Mp=1850mealorsF=410‐47N
- Considéronsenfinlepoidsdecesparticules(c.a.d.laforcedegravitation
quelaterreexercesurelles
Electron:me.g=910‐30N;Proton:Mp.g=1.610‐26N
Decesexemples,onpeutimmédiatementconclurequedanslesproblèmes
d'interactionentreparticules,onpourrasystématiquementnégligerleurpoidset
leurinteractiongravitationnelle,ceciaumoisenpremièreapproximation.

I. 
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